Внутренняя среда организма

· Включает жидкие среды организма: кровь, лимфу, ликвор, тканевую жидкость (рис 1).

· Постоянство внутренней среды организма позволяет предотвратить изменения во внутриклеточной жидкости, в том числе и в ответ на изменения во внешней среде.

Рис 1. Внутренняя среда организма.

Необходимость поддержания гомеокинеза обусловлена несколькими причинами

· Внутренняя среда содержит всё необходимое для нормального функционирования клеток.

· Существенные нарушения внутренней среды (гомеокинеза) приводят к морфофункциональным нарушениям клеток, заболеваниям и смерти.

· В организме отсутствуют механизмы прямого контроля внутриклеточной среды. Организм реагирует на изменения внутри клеток опосредованно за счёт изменений во внутренней среде.

Виды гомеостатических констант в зависимости от допустимого уровня колебаний

Для биосистем практически невозможно одновременно удерживать все гомеостатические константы полностью неизменными. Гомеостатические константы колеблются в пределах определённого диапазона значений и поддерживаются согласно иерархии важности – наиболее жизненно значимые константы могут поддерживаться в ущерб менее важных. При этом оптимальный уровень физиологических констант также не остаётся постоянным.

· Жесткие константы –незначительные отклонения могут привести к существенным отклонениям жизнедеятельности (рН, осмотическое давление, онкотическое давление, концентрация глюкозы, кислорода и углекислого газа в крови).

· Пластичные константы - могут колебаться в достаточно широких пределах без существенных нарушений физиологических функций (количество форменных элементов крови, объём циркулирующей крови, артериальное давление, СОЭ, концентрация витаминов в плазме и др.)

Гомеостатические механизмы

· Являются механизмами саморегуляции – вид регуляции, при котором отклонение физиологической константы (функции) от оптимального для жизнедеятельности уровня является стимулом для возвращения данной константы к исходному уровню. В саморегулирующейся системе объект регуляции и управляющее устройство входят в систему.

· Поддерживают постоянство внутренней среды за счёт балансирования входа и выхода, а не за счёт поддержания постоянных значений на входе и выходе системы.

Управление в живых системах

Общие положения теории управления в живых системах

· Управление в кибернетике -процесс целенаправленного воздействия на объект управления, осуществляемый для организации его функционирования по заданной программе (для достижения поставленной цели).

· Управление в биосистемах –совокупностьпроцессов, направленных на обеспечение необходимого уровня жизнедеятельности, изменение или поддержание интенсивности работы органов, тканей, клеток для достижения полезного результата согласно потребностям организма в различных условиях.

· Управление в биосистемах включает следующие способы:

o Регуляция (коррекция) –модуляция (торможение или стимуляция) деятельности структуры, способной работать в автономном режиме. Например, регуляция сердечного ритма.

o Инициация – запуск деятельности структуры, не обладающей свойствами автоматии; переход из состояния относительного покоя в деятельное состояние, и, наоборот. Например, инициация сокращения скелетной мышцы.

o Координация - согласование деятельности нескольких структур или систем, направленное на достижение полезного для организма приспособительного результата. Например, координация равновесия.

· Управление осуществляетсяуправляющей системойвключающей:

o Датчики (рецепторы), воспринимающие информацию на входе и выходе системы;

o Каналы связи (нервные проводники, жидкие среды организма);

o Управляющее устройство с аппаратами сравнения, памяти и управляющими элементами (нервная система).

o Управляемые элементы

Схемы управления(рис. 2)

· Управление с незамкнутым контуром -имеет только «прямой» канал передачи сигнала, т.е. от входа системы к ее выходу (от аппарата управления к объекту управления).

· Управление с замкнутым (кольцевым) контуром

o Имеет каналы «прямой» и «обратной» передачи сигнала (связи).

o Обратная связь– передача информации с выхода на вход системы (с объекта управления в управляющее устройство). Назначение- корректировка управляющих воздействий аппарата управления на объект управления в зависимости от состояния объекта.

o Виды:

§ положительная - поступающий с выхода на вход сигнал увеличивает эффект входного воздействия и степень отклонений; устойчивость системы уменьшается; скорость процесса увеличивается. Примеры – свёртывание крови, роды.

§ отрицательная -направленана уменьшение возникших отклонений и увеличение стабильности системы. Например, повышение артериального давления запускает комплекс механизмов, приводящих к его снижению

Рис 2. Схема систем управления с незамкнутым (А) и замкнутым (Б) контуром